Dr inż. Karolina Jurkiewicz z Wydziału Nauk Ścisłych i Technicznych opracowuje materiały nowej generacji, z których będzie można wykonywać anody do akumulatorów litowo-jonowych. Badania realizowane są w ramach projektu Lider finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.
– Zajmuję się optymalizacją wytwarzania struktur na bazie materiałów węglowych. Współpracuję z ośrodkami badawczymi i firmami zajmującymi się tego typu technologiami, aby z jednej strony realizować ciekawe badania laboratoryjne, z drugiej – zaprojektować rozwiązania, które mogą być wykorzystane w skali przemysłowej – mówi naukowiec z Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach. W praktyce oznacza to poszukiwanie materiału o lepszych właściwościach elektrochemicznych, niż te, które posiadają obecnie stosowane produkty komercyjne, a jednocześnie bezpiecznego, taniego i nieskomplikowanego pod względem procesu produkcji.
Dr inż. Karolina Jurkiewicz zajmuje się przede wszystkim szukaniem korelacji pomiędzy warunkami syntezy a właściwościami i strukturą atomową węgli grafityzujących i niegrafityzujących. To wieloetapowe badania, które rozpoczynają się od projektowania procesu wytwarzania materiału i jego obróbki termicznej oraz odpowiedniego przygotowania próbek do różnego typu eksperymentów. Główną techniką stosowaną przez badaczkę jest dyfrakcja promieniowania X. Wykonywane są także symulacje komputerowe modelowych struktur. Dotychczasowe analizy pozwoliły już wykazać pewne ciekawe zależności pomiędzy np. stopniem zakrzywienia powierzchni węgli szklistych a ich twardością.
Fizyk z Uniwersytetu Śląskiego interesuje się kompozytami opartymi na materiałach węglowych oraz nanocząstkach ceramicznych lub metalicznych pod kątem ich zastosowań w magazynach energii. Analizuje między innymi: wzajemny wpływ cząstek i matrycy węglowej na ich strukturę, rozkład, rozmiary i kształt nanocząstek i domen uporządkowanych, formę struktury domieszek różnych związków, czy ilość i typ występujących defektów. Sprawdza, jakie zmiany zachodzą w materiale pod wpływem obróbki temperaturowej lub przyłożonego ciśnienia, co ma kluczowe znaczenie dla określenia jego potencjału aplikacyjnego.
Wiele nadziei wiąże się obecnie z wykorzystaniem w przemyśle elektronicznym także nanomateriałów węglowych. Takim przykładem jest grafen, który może być zastosowany do budowy wyświetlaczy różnych urządzeń mobilnych, np. smartfonów. Jego struktura, w tym jednorodność, wielkość domen czy ilość defektów topologicznych, mają zasadniczy wpływ na właściwości mechaniczne i elektryczne, a w efekcie na możliwości zastosowania jako elastyczne i wysokowydajne elementy elektroniczne. – Moim zadaniem jest gruntowne przebadanie tego typu struktur – mówi naukowiec.
Dr inż. Karolina Jurkiewicz interesuje się przede wszystkim tymi materiałami, które mają złożoną, nieuporządkowaną, nanodomenową strukturę atomową. – Aby projektować materiały o coraz lepszych własnościach, musimy rozumieć związki między ułożeniem ich atomów w nanoskali a zachowaniem w skali makro. Właściwości są wysoce zależne od wewnętrznych „niedoskonałości”, takich jak, niejednorodność, interfejsy międzyfazowe, defekty topologiczne czy pory. Takie układy są ekstremalnie trudne do analizy, ale z pewnością wysiłek włożony w badania jest rekompensowany intrygującymi wynikami.
– Lubię co jakiś czas zmieniać obiekt swoich naukowych zainteresowań. Badam różnorodne materiały, analizuję je stosując zarówno metody eksperymentalne, jak i obliczenia teoretyczne i symulacje komputerowe. Każdy układ wymaga indywidualnego podejścia i zastosowania innych technik badawczych. Unikam dzięki temu monotonii, a kolejne odkrycia motywują mnie do jeszcze intensywniejszej pracy – podsumowuje naukowiec.
